Kuinka Boylen laki koskee laitesukellusta?

2024 Kirjoittaja: Cyrus Reynolds | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-02-07 21:50

Yksi virkistyssukelluskurssille ilmoittautumisen fantastisista seurauksista on mahdollisuus oppia fysiikan peruskäsitteitä ja soveltaa niitä vedenalaiseen ympäristöön. Boylen laki on yksi näistä käsitteistä.

Boylen laki selittää kuinka kaasun tilavuus vaihtelee ympäröivän paineen mukaan. Monet laitesukelluksen fysiikan ja sukellusteorian näkökohdat tulevat selväksi, kun ymmärrät tämän yksinkertaisen kaasulain.

Boylen laki on:

PV=c

Tässä yhtälössä "P" tarkoittaa painetta, "V" tarkoittaa tilavuutta ja "c" on vakio (kiinteä) numero.

Jos et ole matematiikan ihminen, tämä saattaa kuulostaa hämmentävältä. Mutta älä masennu. Tämä yhtälö ilmoittaa, että tietylle kaasulle - kuten ilmalle sukeltajan kelluvuuskompensaattorissa (BCD) - jos kerrot kaasua ympäröivän paineen kaasun tilavuudella, saat aina saman luvun.

Koska yhtälön vastaus ei voi muuttua (siksi sitä kutsutaan vakioksi), tiedämme, että jos lisäämme kaasua ympäröivää painetta (P), kaasun tilavuuden (V) täytyy pienentyä. Kääntäen, jos pienennämme kaasua ympäröivää painetta, kaasun tilavuus kasvaa. Se siitä! Se on koko Boylen laki.

Melkein. TheAinoa toinen Boylen lain näkökohta, joka sinun on tiedettävä, on, että laki pätee vain vakiolämpötilassa. Jos nostat tai lasket kaasun lämpötilaa, yhtälö ei enää toimi.

Boylen lain soveltaminen

Boylen laki kuvaa vedenpaineen roolia sukellusympäristössä. Se koskee ja vaikuttaa moniin laitesukelluksen osa-alueisiin. Harkitse seuraavia esimerkkejä:

• Laskeutuminen- Kun sukeltaja laskeutuu, vedenpaine hänen ympärillään kasvaa, jolloin hänen sukellusvarusteensa ja kehonsa ilma v altaa pienemmän tilavuuden (kompressoi).
• Nousu- Sukeltajan noustessa vedenpaine laskee, joten Boylen lain mukaan ilma hänen varusteissaan ja kehossaan laajenee ottamaan suuremman tilavuuden.

Monet laitesukelluksen turvallisuussäännöt ja protokollat luotiin auttamaan sukeltajaa kompensoimaan veden paineen muutoksista johtuvaa ilman puristumista ja laajenemista. Esimerkiksi kaasun puristuminen ja laajeneminen johtaa tarpeeseen tasoittaa korvasi, säätää BCD:tä ja tehdä turvapysähdyksiä.

Esimerkkejä Boylen laista sukellusympäristössä

Ne, jotka ovat harrastaneet laitesukellusta, ovat kokeneet Boylen lain omakohtaisesti. Esimerkki:

• Nousu- Kun sukeltaja nousee, vedenpaine hänen ympärillään laskee ja ilma hänen BCD:ssä laajenee. Tästä syystä hänen on vapautettava ylimääräinen ilma BCD:stään noustessaan - muuten laajeneva ilma saa hänet menemään kelluutensa hallinnan.
• Laskeutuminen - Kun sukeltaja laskeutuu, vedenpaine hänen ympärillään kasvaa puristaen ilmaahänen korvansa. Hänen on tasattava paine korvissaan välttääkseen kivun ja mahdollisen korvavamman, jota kutsutaan korvan barotraumaksi.

Boylen laista johdetut laitesukelluksen turvallisuussäännöt

Boylen laki selittää joitakin tärkeimmistä laitesukelluksen turvallisuussäännöistä.

Tässä on kaksi esimerkkiä:

1. Älä pidätä hengitystäsi veden alla - Sukelluskoulutusorganisaatioiden mukaan sukeltaja ei saa koskaan pidätellä hengitystään veden alla, koska jos hän nousee (jopa muutaman metrin) alueelle pienemmällä vedenpaineella hänen keuhkoihinsa jäänyt ilma laajenee Boylen lain mukaan. Laajentuva ilma voi venyttää sukeltajan keuhkoja ja johtaa keuhkojen barotraumaan. Tämä tapahtuu tietysti vain, jos nouset hengitystä pidätellen, ja monet tekniset sukellusorganisaatiot muuttavat tätä sääntöä muotoon "Älä pidätä hengitystäsi ja mene ylös."
2. Nouse hitaasti - Sukeltajan keho imee paineistettua typpikaasua sukeltaessaan. Kun hän nousee syvyyteen pienemmällä vedenpaineella, tämä typpikaasu laajenee Boylen lain mukaan. Jos sukeltaja ei nouse tarpeeksi hitaasti, jotta hänen kehonsa poistaisi tämän laajenevan typpikaasun, se voi muodostaa pieniä kuplia hänen vereensä ja kudokseensa ja aiheuttaa dekompressiotautia.

Miksi jatkuva lämpötila on tarpeen Boylen käyttämiseksi

Kuten edellä mainittiin, Boylen laki koskee vain vakiolämpötilassa olevia kaasuja. Kaasun kuumentaminen saa sen laajenemaan ja kaasun jäähdyttäminen saa sen puristumaan.

Sukeltaja voi todistaa tämän ilmiön, kun hän upottaa lämpimän sukellussäiliön kylmempään veteen. Painemittarilämpimän säiliön lukema laskee, kun säiliö upotetaan kylmään veteen, kun säiliön sisällä oleva kaasu puristuu.

Kaasuissa, joissa lämpötila muuttuu ja syvyys muuttuu, on otettava huomioon lämpötilan muutoksesta johtuva kaasun tilavuuden muutos, ja Boylen yksinkertaista lakia on muutettava ottamaan huomioon lämpötila.

Boylen lain avulla sukeltajat voivat ennakoida, miten ilma käyttäytyy sukelluksen aikana. Tämä laki auttaa sukeltajia ymmärtämään syitä monien laitesukelluksen turvallisuusohjeiden taustalla.